JP4712305B2 - Radio wave direction detector - Google Patents

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Description

この発明は、オムニアンテナと、振幅利得関数がこのオムニアンテナの振幅利得関数と2点で交わる指向性アンテナ等を用いて、電波の到来方向を探知する電波方向探知装置に関する。   The present invention relates to a radio wave direction detecting device that detects an arrival direction of radio waves by using an omni antenna and a directional antenna whose amplitude gain function intersects the amplitude gain function of the omni antenna at two points.

従来のこの種の電波方向探知装置として、例えば特開昭60−147666「方向探知機の空中線装置」がある。上記文献の電波方向探知装置では、4つのカージオイドアンテナを備え、そのナル方向を90度間隔で配置した構成を有し、これらのアンテナを電気的に切替えることにより、カージオイド特性から出力信号として振幅変調された信号が得、この位相から電波方向を探知するものである。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-147666 “Aerial device for direction finder” is known as this type of radio wave direction finder. The radio wave direction detection device of the above document has a configuration in which four cardioid antennas are provided and their null directions are arranged at intervals of 90 degrees, and these antennas are electrically switched to obtain an output signal from the cardioid characteristics. An amplitude-modulated signal is obtained, and the radio wave direction is detected from this phase.

上記電波方向探知装置では、原理的には正弦波系であるカージオイド特性から4つのサンプルを抽出し、その正弦波形の位相を抽出している処理であるから、まず、サンプル数が少ないために得られる正弦波形の精度が悪いという問題点がある。また、正弦波形は滑らかな形状をしていて鋭敏な形状をしていないので、推定される位相は大きな誤差を持ちやすい。このため、推定される電波方向の精度が悪いという課題がある。   In the above radio wave direction detecting device, in principle, four samples are extracted from the cardioid characteristic which is a sine wave system, and the phase of the sine waveform is extracted. There is a problem that the accuracy of the obtained sine waveform is poor. Also, since the sine waveform has a smooth shape and not a sharp shape, the estimated phase tends to have a large error. For this reason, there exists a subject that the precision of the estimated electromagnetic wave direction is bad.

特開昭60−147666号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-147666

従来の電波方向探知装置では、4つのカージオイド特性のアンテナを電気的に切替え、その結果として得られる振幅変調された信号の位相から電波方向を検出するため、推定するためのサンプル数が少なく、振幅変調が滑らかなために検出される位相は誤差を持ちやすく、結果として推定される電波方向の精度が悪いという課題があった。   In the conventional radio wave direction detecting device, the antenna of four cardioid characteristics is electrically switched, and the radio wave direction is detected from the phase of the amplitude-modulated signal obtained as a result, so the number of samples for estimation is small, Since the amplitude modulation is smooth, the detected phase is likely to have an error, and as a result, the accuracy of the estimated radio wave direction is poor.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、アンテナパターン回転手段により、振幅利得関数がオムニアンテナの振幅利得関数と2点で交わる指向性アンテナを回転させ、この指向性アンテナとオムニアンテナの差パターンまたは電力差を利用して、電波の入射方向において鋭敏なピークを有する評価関数を導出し、精度の良い電波方向探知装置を得ることを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The antenna pattern rotating means rotates a directional antenna whose amplitude gain function intersects with the amplitude gain function of the omni antenna at two points. It is an object of the present invention to obtain an accurate radio wave direction detecting device by deriving an evaluation function having a sharp peak in the radio wave incident direction using the difference pattern or power difference between the antenna and the omni antenna.

この発明に係る電波方向探知装置は、オムニアンテナと、振幅利得関数がこのオムニアンテナの振幅利得関数と2点で交わる指向性アンテナと、この指向性アンテナのアンテナパターン特性の方向を所定角度毎に回転させる第1のアンテナパターン回転手段と、1つのナル方向を持つ虚像抑圧用アンテナと、この虚像抑圧用アンテナのアンテナパターン特性の方向を所定角度毎に回転させる第2のアンテナパターン回転手段と、第1のアンテナパターン回転手段により回転される所定角度毎の指向性アンテナの受信信号とオムニアンテナの受信信号の差分値の逆数を求め、第2のアンテナパターン回転手段により回転される所定角度毎の虚像抑圧用アンテナの受信信号と差分値の逆数を乗算処理し、その結果を方位評価関数とする評価関数計算手段と、この方位評価関数が最大となるピークを検出するピーク検出手段と、ピーク検出手段の出力から電波の入射方向を求める方向探知手段とを備える。 The radio wave direction detecting apparatus according to the present invention includes an omni antenna, a directional antenna whose amplitude gain function intersects with the amplitude gain function of the omni antenna at two points, and the direction of the antenna pattern characteristic of the directional antenna for each predetermined angle. A first antenna pattern rotating means for rotating, a virtual image suppressing antenna having one null direction, a second antenna pattern rotating means for rotating the direction of the antenna pattern characteristic of the virtual image suppressing antenna at a predetermined angle; The reciprocal of the difference value between the received signal of the directional antenna and the received signal of the omni antenna for each predetermined angle rotated by the first antenna pattern rotating means is obtained, and the reciprocal value for each predetermined angle rotated by the second antenna pattern rotating means is obtained. the inverse of the received signal and the difference value of the virtual image suppression antenna multiplication processing, evaluation function meter for the result and orientation evaluation function And means, a peak detection means for this orientation evaluation function detects a peak having a maximum and a direction finding means for finding a incident direction of the radio wave from the output of the peak detector.

また、この発明に係る電波方向探知装置は、カージオイド特性を有するカージオイドアンテナと、上記カージオイド特性の方位を回転させるアンテナパターン回転手段と、オムニアンテナと、上記アンテナパターン回転手段の回転角度毎に方位評価関数を出力する評価関数計算手段と、上記方位評価関数が最大となるピークを検出するピーク検出手段と、上記ピーク検出手段の出力から電波の入射方向を求める方向探知手段とを備え、上記評価関数計算手段は、係数設定手段と、上記オムニアンテナの受信信号に上記係数設定手段で設定される係数を乗じる乗算器と、上記カージオイドアンテナの受信信号と上記乗算器の出力の差分を計算する減算手段と、上記減算手段の出力信号の電力を求める電力計算手段と、上記電力計算手段の出力の逆数を求める逆数計算手段とを具備し、上記アンテナパターン回転手段の回転角度と上記乗算器で乗じる係数を変化させる毎に上記逆数計算手段の出力を方位評価関数とする構成にされたものである。
The radio wave direction detecting device according to the present invention includes a cardioid antenna having a cardioid characteristic, an antenna pattern rotating unit for rotating the direction of the cardioid characteristic, an omni antenna, and a rotation angle of the antenna pattern rotating unit. An evaluation function calculation means for outputting an azimuth evaluation function, a peak detection means for detecting a peak at which the azimuth evaluation function is maximized, and a direction detection means for obtaining an incident direction of a radio wave from the output of the peak detection means, The evaluation function calculation means includes a coefficient setting means, a multiplier that multiplies the reception signal of the omni antenna by a coefficient set by the coefficient setting means, and a difference between the reception signal of the cardioid antenna and the output of the multiplier. and calculating subtraction means, a power calculation means for calculating the power of the output signal of said subtracting means, the output of the power calculation means Comprising a reciprocal calculation means for obtaining a number, but that is the configuration in which the orientation evaluation function output of the inverse calculation means for each changing the coefficients to be multiplied by the rotational angle and the multiplier of the antenna pattern rotating means .

本発明の電波方向探知装置は、アンテナパターン回転手段により、細かい角度刻みでアンテナパターンを回転させることが可能であり、回転角度毎に方向評価関数を演算し、この方向評価関数が電波の入射方向において急峻なピークを持つことから、高精度な電波方向探知ができる。   The radio wave direction detecting device of the present invention can rotate the antenna pattern in fine angular increments by the antenna pattern rotating means, calculates a direction evaluation function for each rotation angle, and this direction evaluation function is the incident direction of the radio wave. Since it has a steep peak, it is possible to detect the radio wave direction with high accuracy.

また、本発明の電波方向探知装置は、カージオイドアンテナとオムニアンテナに係数を乗じたパターンの差パターンに生じるナルを利用して方位評価関数を計算するようにしたので、方位評価関数は電波の入射方向対応した位置で鋭敏なピークを示し、高精度な電波方向探知ができ、さらに、2波の入射波が受信される場合にも方向探知が可能である。   In addition, the radio wave direction detecting device of the present invention calculates the azimuth evaluation function using a null generated in the difference pattern between the cardioid antenna and the omni antenna multiplied by a coefficient. A sharp peak is shown at a position corresponding to the incident direction, radio wave direction detection can be performed with high accuracy, and direction detection can be performed even when two incident waves are received.

実施の形態1.
図1はこの発明の電波方向探知装置の実施の形態1を示す構成図である。図1において、1および2はカージオイド特性を有するカージオイドアンテナであって、それぞれナルを有しており、この方向はカージオイドアンテナ2のカージオイド特性はナルがカージオイドアンテナ1のナルに対して90degだけ遅れている。5はオムニアンテナである。オムニアンテナとは全方向性のアンテナのことである。9は上記カージオイドアンテナ1及び2のアンテナパターンを機械的または電気的にそれぞれ回転することができる2つのアンテナパターン回転手段、14はカージオイドアンテナ1とオムニアンテナ5の受信信号の差分を計算する差分手段としての減算手段、15はそれぞれ入力された信号の電力を求める2つの電力計算手段、6は減算手段14の出力の電力の逆数を求める逆数計算手段、7は逆数計算手段6の出力と上記カージオイドアンテナ2の出力に係る電力計算手段15の出力を乗算する乗算手段、10は入力される評価関数のピークを検出するピーク検出手段、11は上記ピークから電波の入射方向を求める方向探知手段である。8は減算手段14と電力推定手段15と逆数計算手段6と乗算手段7で構成される評価関数計算手段である。また、12は入射波数を推定する入射波数推定手段である。カージオイドアンテナ1、2とオムニアンテナ5の受信信号をそれぞれx(t),x(t),x5(t)とする。これらの信号の表記式におけるtは時間を表す因子である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of a radio wave direction detecting apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 denote cardioid antennas having cardioid characteristics, each having a null. In this direction, the cardioid characteristic of the cardioid antenna 2 is such that the null corresponds to the null of the cardioid antenna 1. 90deg behind. Reference numeral 5 denotes an omni antenna. An omni antenna is an omnidirectional antenna. Reference numeral 9 denotes two antenna pattern rotating means capable of mechanically or electrically rotating the antenna patterns of the cardioid antennas 1 and 2, respectively. Reference numeral 14 denotes a difference between received signals of the cardioid antenna 1 and the omni antenna 5. Subtraction means as difference means, 15 two power calculation means for obtaining the power of each input signal, 6 reciprocal calculation means for obtaining the reciprocal of the output power of the subtraction means 14, and 7 the output of the reciprocal calculation means 6. Multiplication means 10 for multiplying the output of the power calculation means 15 related to the output of the cardioid antenna 2, 10 is a peak detection means for detecting the peak of the inputted evaluation function, and 11 is a direction detection for obtaining the incident direction of the radio wave from the peak. Means. Reference numeral 8 denotes an evaluation function calculation means comprising a subtraction means 14, power estimation means 15, reciprocal calculation means 6 and multiplication means 7. Reference numeral 12 denotes incident wave number estimating means for estimating the incident wave number. The received signals of the cardioid antennas 1 and 2 and the omni antenna 5 are assumed to be x 1 (t), x 2 (t), and x 5 (t), respectively. In the expression of these signals, t is a factor representing time.

座標軸x、yを図1のように定め、x軸からの角度をθとするとき、カージオイドアンテナ1および2の角度θに対する振幅利得関数g(θ)、g(θ)はカージオイド特性に従い次式に定めるようになるようカージオイドアンテナ1および2が配置されている。 When the coordinate axes x and y are defined as shown in FIG. 1 and the angle from the x axis is θ, the amplitude gain functions g 1 (θ) and g 2 (θ) with respect to the angle θ of the cardioid antennas 1 and 2 are cardioids. The cardioid antennas 1 and 2 are arranged so as to be defined by the following equation according to the characteristics.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

また、オムニアンテナ5の振幅利得関数は次式のようになる。   Further, the amplitude gain function of the omni antenna 5 is as follows.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

なお、オムニアンテナ5は別途に備えず、例えば、式(4)と式(5)に示すような振幅利得関数を持つカージオイドアンテナをそれぞれ備え、式(6)や式(7)のように振幅利得関数の特性が対称である2つのアンテナの受信信号を合成したものは全方向性(オムニディレクショナル)となるので、これを用いても良い。また、式(8)に示すように4つのカージオイドアンテナの受信信号を合成したものを用いてもよい。   Note that the omni antenna 5 is not provided separately. For example, the omni antenna 5 is provided with cardioid antennas having amplitude gain functions as shown in Equation (4) and Equation (5), respectively, as shown in Equation (6) and Equation (7). Since a signal obtained by synthesizing the reception signals of two antennas having symmetrical characteristics of the amplitude gain function is omnidirectional, it may be used. Further, a combination of the received signals of four cardioid antennas may be used as shown in Equation (8).

Figure 0004712305
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これらを図示すると図2のようになる。この図から、カージオイドアンテナ1と2はそれぞれ270deg,180deg方向でナルを有しており、90degだけ異なっていることが分かる。また、カージオイドアンテナ1とオムニアンテナ5の振幅利得は、0degと180deg方向で一致していることが分かる。すなわちカージオイドアンテナ1とオムニアンテナ5の差パターンでは0degと180deg方向でナルを有することが分かる。   These are shown in FIG. From this figure, it can be seen that the cardioid antennas 1 and 2 have nulls in the directions of 270 deg and 180 deg, respectively, and are different by 90 deg. It can also be seen that the amplitude gains of the cardioid antenna 1 and the omni antenna 5 are the same in the 0 deg and 180 deg directions. That is, it can be seen that the difference pattern between the cardioid antenna 1 and the omni antenna 5 has nulls in the 0 deg and 180 deg directions.

これらのアンテナのアンテナパターンは、アンテナパターン回転手段9により角度θと同方向に角度φだけ回転できるようになっており、回転後のアンテナパターンは次式のようになる。   The antenna patterns of these antennas can be rotated by an angle φ in the same direction as the angle θ by the antenna pattern rotating means 9, and the antenna pattern after rotation is represented by the following equation.

Figure 0004712305
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これは、機械的に回転しても良いし、次に示すように電気的に回転させることもできる。式(9)と式(10)は式(11)と式(12)のように変形できるので、カージオイドアンテナ1および2とオムニアンテナ5の受信信号と、回転させたい角度に応じて生成する式(13)と式(14)に示す荷重w1,w2を用いることでカージオイドアンテナ1、2の回転させたい角度に応じたアンテナパターンを生成することができる。例えば、式(11)の処理を具体的に記述すると、カージオイドアンテナ1の受信信号からオムニアンテナ5の受信信号を減算した信号と、カージオイドアンテナ2の受信信号からオムニアンテナ5の受信信号を減算した信号の2つを生成し、それぞれに荷重w2とw1を乗算する。前者の乗算後の信号から後者の乗算後の信号を減算し、オムニアンテナ5の受信信号を加算することにより生成する。式(12)の演算も受信信号の加減算処理と荷重の乗算により同様に行うことができる。以上から、カージオイドアンテナのアンテナパターンは電気的に回転させることができる。 This may be mechanically rotated or electrically rotated as shown below. Since Expressions (9) and (10) can be transformed into Expressions (11) and (12), they are generated according to the received signals of the cardioid antennas 1 and 2 and the omni antenna 5 and the angle to be rotated. By using the loads w 1 and w 2 shown in Expression (13) and Expression (14), an antenna pattern corresponding to the angle at which the cardioid antennas 1 and 2 are to be rotated can be generated. For example, when the processing of Equation (11) is specifically described, a signal obtained by subtracting the received signal of the omni antenna 5 from the received signal of the cardioid antenna 1 and a received signal of the omni antenna 5 from the received signal of the cardioid antenna 2 are obtained. Two subtracted signals are generated and multiplied by weights w 2 and w 1 , respectively. The signal is generated by subtracting the signal after the latter multiplication from the signal after the former multiplication and adding the received signal of the omni antenna 5. The calculation of Expression (12) can be similarly performed by addition / subtraction processing of the received signal and multiplication of the weight. From the above, the antenna pattern of the cardioid antenna can be electrically rotated.

Figure 0004712305
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以上説明したように本実施の形態では、カージオイド特性を有するアンテナパターンを回転させるので、細かい角度刻みでアンテナパターンを回転させることができ、複数のアンテナを切り替える従来技術よりも高精度にアンテナパターンを回転させることができる。   As described above, in the present embodiment, since the antenna pattern having the cardioid characteristic is rotated, the antenna pattern can be rotated in fine angular increments, and the antenna pattern is more accurate than the conventional technique for switching a plurality of antennas. Can be rotated.

ここで、1波の入射波の時間波形をs1(t)とし、この入射波が方位θ1から入射する場合について考える。このとき、各アンテナの受信信号は次式のようになる。 Here, let us consider a case where the time waveform of one incident wave is s 1 (t) and this incident wave is incident from the direction θ 1 . At this time, the received signal of each antenna is as follows.

Figure 0004712305
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減算手段14では、式(15)に示すカージオイドアンテナ1の受信信号から式(17)に示すオムニアンテナ5の受信信号を減算する。   The subtracting means 14 subtracts the received signal of the omni antenna 5 shown in Expression (17) from the received signal of the cardioid antenna 1 shown in Expression (15).

Figure 0004712305
Figure 0004712305

減算後の信号は式(18)からカージオイドアンテナ1の振幅利得が1となる方位で0となることが分かる。すなわち、φ=θ1とφ=θ1+πとなるとき減算手段14の出力信号の電力は0となる。φを変化させながら電力計算手段15で減算手段の出力信号の電力を求めるとその出力値は前述のようにφ=θ1とφ=θ1+πのとき0となる。この電力計算手段15の出力値が0となるφを見つけるために、逆数計算手段6を用いて電力値の逆数を求める。入射波がθ1=0[deg]の場合にφに対する逆数計算手段の出力値を示したものが、図3である。この図に示すように入射方向0[deg]および180[deg]方向で鋭敏なピークが現れていることが分かる。しかしながら、この図からは偽像である 180[deg]方向のピークと真の入射方向である0[deg]方向のピークを区別することが出来ない。 It can be seen from the equation (18) that the signal after subtraction becomes 0 in the direction in which the amplitude gain of the cardioid antenna 1 becomes 1. That is, when φ = θ 1 and φ = θ 1 + π, the power of the output signal of the subtracting means 14 becomes zero. When the power of the output signal of the subtracting means is obtained by the power calculating means 15 while changing φ, the output value becomes 0 when φ = θ 1 and φ = θ 1 + π as described above. In order to find φ where the output value of the power calculation means 15 is 0, the reciprocal calculation means 6 is used to obtain the reciprocal of the power value. FIG. 3 shows the output value of the reciprocal calculation means for φ when the incident wave is θ 1 = 0 [deg]. As shown in this figure, it can be seen that sharp peaks appear in the incident directions of 0 [deg] and 180 [deg]. However, from this figure, it is impossible to distinguish the peak in the 180 [deg] direction, which is a false image, and the peak in the 0 [deg] direction, which is the true incident direction.

このような偽像を抑圧するため、カージオイドアンテナ2の受信信号を利用する。カージオイドアンテナ2の受信信号は式(16)で与えられ、これはφ=θ1+πで0となる。すなわち、カージオイドアンテナ2の受信信号の出力信号の電力を求める電力推定手段15の出力値はφ=θ1+πで0となるので、逆数計算手段6の出力値と乗算手段7で乗算することにより、φ=θ1+πに生じる偽像のピークを抑圧することができる。φに対する乗算手段7の出力値を方位評価関数として示したものが図4である。この図から分かるように入射波の入射角度において鋭敏なピークが得られていることが分かる。このピークをピーク検出手段10で検出し、方向探知手段11でピークの位置から電波の入射方向を求めることができる。 In order to suppress such a false image, the received signal of the cardioid antenna 2 is used. The received signal of the cardioid antenna 2 is given by equation (16), which becomes 0 when φ = θ 1 + π. That is, since the output value of the power estimation means 15 for obtaining the power of the output signal of the received signal of the cardioid antenna 2 is 0 when φ = θ 1 + π, the output value of the reciprocal calculation means 6 is multiplied by the multiplication means 7. As a result, the peak of the false image generated at φ = θ 1 + π can be suppressed. FIG. 4 shows the output value of the multiplication means 7 for φ as an orientation evaluation function. As can be seen from this figure, a sharp peak is obtained at the incident angle of the incident wave. This peak can be detected by the peak detecting means 10 and the direction detecting means 11 can determine the incident direction of the radio wave from the peak position.

以上のように図1に示す方位評価関数計算手段8は、回転角度φに対応する乗算手段7の出力値を方位評価関数として導出している。数式で示すと、φに対する減算手段14の出力信号の電力値をPd(φ)とし、カージオイドアンテナ2の出力信号の電力をP2(φ)とすると、方位評価関数e(φ)は次式で与えられる。 As described above, the azimuth evaluation function calculation means 8 shown in FIG. 1 derives the output value of the multiplication means 7 corresponding to the rotation angle φ as the azimuth evaluation function. As expressed by a mathematical formula, when the power value of the output signal of the subtracting means 14 with respect to φ is P d (φ) and the power of the output signal of the cardioid antenna 2 is P 2 (φ), the azimuth evaluation function e (φ) is It is given by

Figure 0004712305
Figure 0004712305

なお、ここでは、減算手段14の出力信号の電力値Pd(φ)を求めているが、φに対するカージオイドアンテナ1の受信信号の電力P1(φ)とオムニアンテナ5の受信信号の電力P5(φ)を求め、これらを用いて例えば式(20−1)や式(20−2)、式(20−3)のように計算してもよい。 Here, the power value P d (φ) of the output signal of the subtracting means 14 is obtained, but the power P 1 (φ) of the received signal of the cardioid antenna 1 and the power of the received signal of the omni antenna 5 with respect to φ. P 5 (φ) may be obtained, and calculated using these, for example, as in Expression (20-1), Expression (20-2), and Expression (20-3).

Figure 0004712305
Figure 0004712305

本実施の形態は、入射波が1波の場合だけ有効であり、2波以上到来する場合には、入射方向推定結果の誤差が増大してしまうので、図1に示すように入射波数推定手段12を備え、入射波数推定手段12の推定結果が入射波1波の場合だけ入射方向推定を行い2波以上到来場合は入射方向推定を行わないように構成してもよい。入射波数は例えば、複数のアンテナの受信信号から相関行列を求め、その固有値の大きさから推定することができる。この他、周波数領域で分離されている信号はフーリエ変換により周波数領域で入射波数を推定してもよい。   This embodiment is effective only when the number of incident waves is one, and when two or more waves arrive, the error in the incident direction estimation result increases. Therefore, as shown in FIG. 12, the incident direction estimation is performed only when the estimation result of the incident wave number estimation means 12 is one incident wave, and the incidence direction is not estimated when two or more waves arrive. The incident wave number can be estimated from, for example, the correlation matrix obtained from the reception signals of a plurality of antennas and the size of the eigenvalue. In addition, a signal separated in the frequency domain may estimate the number of incident waves in the frequency domain by Fourier transform.

また、コード多重通信など、マッチドフィルタにより分離可能な信号の場合、分離後に方向探知を行うことにより、複数波が到来する場合にも有効に入射方向を推定することができる。   In addition, in the case of a signal that can be separated by a matched filter, such as code multiplex communication, the direction of incidence can be effectively estimated even when multiple waves arrive by performing direction detection after separation.

本実施の形態の電波方向探知装置は、アンテナパターン回転手段により、細かい角度刻みでアンテナパターンを回転させることが可能であり、また、カージオイドアンテナとオムニアンテナの差パターンに生じるナルを利用して方位評価関数を計算するようにしたので、方位評価関数は電波の入射方向において鋭敏なピークを示し、高精度な電波方向探知ができる効果がある。   The radio wave direction detecting device of the present embodiment can rotate the antenna pattern in fine angular increments by the antenna pattern rotating means, and also uses the null generated in the difference pattern between the cardioid antenna and the omni antenna. Since the azimuth evaluation function is calculated, the azimuth evaluation function shows a sharp peak in the incident direction of the radio wave, and has an effect of being able to detect the radio wave direction with high accuracy.

実施の形態2.
図5は実施の形態2の電波方向探知装置を示す構成図である。
実施の形態2では、θ=0度方向にナルを有するカージオイドアンテナ4を備え、方位評価関数計算手段8の構成として減算手段14と、電力計算手段15と、加算手段13と逆数計算手段6を備えた構成となっている。その他の構成要素は実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the radio wave direction detecting apparatus according to the second embodiment.
In the second embodiment, a cardioid antenna 4 having a null in the direction of θ = 0 degrees is provided, and a subtraction means 14, power calculation means 15, addition means 13, and reciprocal calculation means 6 are provided as a configuration of the azimuth evaluation function calculation means 8. It is the composition provided with. Other components are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態では、カージオイドアンテナ1の受信信号からオムニアンテナ5の受信信号を減算する減算手段14の出力値が0となるφ=θ1+πの偽像を抑圧するため、カージオイドアンテナ4の受信信号を用いる。カージオイドアンテナ4の振幅利得関数g4(θ)は、式(21)のようになり、アンテナパターン回転手段9により角度φだけ回転させた振幅利得関数は式(22)のようになる。 In this embodiment, in order to suppress the false image of φ = θ 1 + π where the output value of the subtracting means 14 for subtracting the received signal of the omni antenna 5 from the received signal of the cardioid antenna 1 is 0, the cardioid antenna 4 received signals are used. The amplitude gain function g 4 (θ) of the cardioid antenna 4 is given by the equation (21), and the amplitude gain function rotated by the angle φ by the antenna pattern rotating means 9 is given by the equation (22).

Figure 0004712305
Figure 0004712305

式(22)から、1波の入射波s1(t)がθ1の方向から入射する場合、カージオイドアンテナ4の受信信号x4(t)は次式のようになる。 From Expression (22), when one incident wave s 1 (t) is incident from the direction of θ 1 , the received signal x 4 (t) of the cardioid antenna 4 is expressed by the following expression.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

受信信号x4(t)の電力は、φ=θ1で0となり、φ=θ1+πでは、非零の値を持つことが分かる。そこで、減算手段14の出力信号の電力とカージオイドアンテナ4の受信信号の電力が加算した場合、φ=θ1においてだけ0となることが分かる。角度φに対する減算手段14の出力信号の電力をPd(φ)、カージオイドアンテナ4の受信信号の電力をP4(φ)とすると、評価関数をe(φ)を式(24)に示すように設定し、ピーク検出手段10において評価関数が最小となるピークを検出し、方向探知手段11においてピークの対応する回転角度φから電波の入射方向を検出することができる。 Power of the received signal x 4 (t) is next to zero at phi = theta 1, the φ = θ 1 + π, it can be seen that with a non-zero value. Therefore, it can be seen that when the power of the output signal of the subtracting means 14 and the power of the received signal of the cardioid antenna 4 are added, it is 0 only when φ = θ 1 . Assuming that the power of the output signal of the subtracting means 14 with respect to the angle φ is P d (φ) and the power of the received signal of the cardioid antenna 4 is P 4 (φ), the evaluation function e (φ) is expressed by equation (24). Thus, the peak detecting means 10 can detect the peak having the smallest evaluation function, and the direction detecting means 11 can detect the incident direction of the radio wave from the rotation angle φ corresponding to the peak.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

実施の形態1の場合のように加算手段13の出力の逆数を計算する逆数計算手段6を備え、このピークを検出するように構成してもよい。この場合式(25)に示すような方位評価関数を用いる。これにより方位評価関数においてより鋭敏なピークが得られ高精度な電波方向探知が可能となる。   As in the case of the first embodiment, the reciprocal number calculating means 6 for calculating the reciprocal number of the output of the adding means 13 may be provided, and this peak may be detected. In this case, an orientation evaluation function as shown in Expression (25) is used. As a result, a sharper peak can be obtained in the direction evaluation function, and highly accurate radio wave direction detection can be performed.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

また、偽像の抑圧のための原理として同じであれば、他の評価関数を用いてもよい。例えば方位評価関数をカージオイドアンテナ1の受信信号の電力P1(φ)とオムニアンテナ5の受信信号の電力P5(φ)を用いて、式(26-1)と式(26-2)や式(27-1)と式(27-2)のように求めても、同様に高精度な電波方向探知が可能である。なお、式(26-1)と式(26-2)の場合ピーク検出手段は最小となるピークを、式(27-1)と式(27-2)の場合は最大となるピークをそれぞれ検出する。 Other evaluation functions may be used as long as the principle for suppressing the false image is the same. For example, using the azimuth evaluation function as the power P 1 (φ) of the received signal of the cardioid antenna 1 and the power P 5 (φ) of the received signal of the omni antenna 5, the equations (26-1) and (26-2) Similarly, the radio wave direction can be detected with high accuracy even if it is obtained as shown in equations (27-1) and (27-2). In the case of formula (26-1) and formula (26-2), the peak detection means detects the minimum peak, and in the case of formula (27-1) and formula (27-2), the maximum peak is detected. To do.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

本実施の形態も実施の形態1と同様に入射波が1波の場合だけ有効であり、2波以上到来する場合には、入射方向推定結果の誤差が増大してしまう。そこで入射波数推定手段12を備え、入射波が1波の場合だけ入射方向推定を行うように構成してもよい。   This embodiment is also effective only when the number of incident waves is one as in the first embodiment. When two or more waves arrive, the error in the incident direction estimation result increases. Therefore, the incident wave number estimating means 12 may be provided so that the incident direction is estimated only when the incident wave is one wave.

以上説明したように本実施の形態の電波方向探知装置は、カージオイドアンテナとオムニアンテナの差パターンに生じるナルを利用して方位評価関数を計算するようにしたので、方位評価関数は電波の入射方向において鋭敏なピークを示し、実施の形態1と同様に高精度な電波方向探知ができる効果がある。   As described above, the radio wave direction finder according to the present embodiment calculates the azimuth evaluation function using the null generated in the difference pattern between the cardioid antenna and the omni antenna. It shows a sharp peak in the direction, and has the effect of being able to detect the radio wave direction with high accuracy as in the first embodiment.

実施の形態3.
図6は実施の形態3の電波方向探知装置を示す構成図である。図6において、16は係数設定手段、17は乗算手段である。既に説明した構成部分については説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a radio wave direction detecting apparatus according to the third embodiment. In FIG. 6, 16 is a coefficient setting means, and 17 is a multiplication means. Description of the components already described is omitted.

実施の形態3では、カージオイドアンテナ2の受信信号をアンテナパターン回転手段9を用いて角度φだけ回転させることができる。ここで、アンテナパターンを電気的に回転させる場合には、実施の形態1で説明したようにカージオイドアンテナ1の受信信号とカージオイドアンテナ2の受信信号を回転角度に応じた係数を乗じて合成することにより生成する。カージオイドアンテナ2のアンテナパターンをφだけ回転させた後の振幅利得関数g2(θ-φ)は図7の実線で示す。これは、数式では式(28)のようになり、入射波s1(t),s2(t)が入射方向θ1,θ2から入射する場合の受信信号x2(t)は式(29)のようになる。 In the third embodiment, the received signal of the cardioid antenna 2 can be rotated by an angle φ using the antenna pattern rotating means 9. Here, when the antenna pattern is electrically rotated, as described in the first embodiment, the reception signal of the cardioid antenna 1 and the reception signal of the cardioid antenna 2 are combined by a coefficient corresponding to the rotation angle. To generate. The amplitude gain function g 2 (θ−φ) after rotating the antenna pattern of the cardioid antenna 2 by φ is indicated by a solid line in FIG. This is expressed by Expression (28), and the received signal x 2 (t) when the incident waves s 1 (t) and s 2 (t) are incident from the incident directions θ 1 and θ 2 is expressed by Expression (28). It becomes like 29).

Figure 0004712305
Figure 0004712305

次にオムニアンテナ5の受信信号に対して係数設定手段16により生成される係数kを乗算手段7により乗じる。オムニアンテナ5の振幅利得関数は1なので、これに係数kを乗じた場合の振幅利得は図7の波線のように直線になり、カージオイドアンテナ2の振幅利得関数とは2つの交点を持つことが分かる。係数kを変化することにより、この交点の間隔を変化させることができる。例えばこの間隔をθdに設定する場合、係数kは次式のように設定すればよい。 Next, the multiplication unit 7 multiplies the reception signal of the omni antenna 5 by the coefficient k generated by the coefficient setting unit 16. Since the amplitude gain function of the omni antenna 5 is 1, the amplitude gain when it is multiplied by the coefficient k becomes a straight line as shown by the wavy line in FIG. 7 and has two intersections with the amplitude gain function of the cardioid antenna 2. I understand. By changing the coefficient k, the interval between the intersections can be changed. For example, when this interval is set to θ d , the coefficient k may be set as follows:

Figure 0004712305
Figure 0004712305

減算手段14では、カージオイドアンテナ2の受信信号から、オムニアンテナ5の受信信号に係数kを乗じた信号を減算する。2つの入射波が受信される場合、減算手段14の出力信号xd(t)は式(31)のようになる。 The subtracting unit 14 subtracts a signal obtained by multiplying the reception signal of the omni antenna 5 by the coefficient k from the reception signal of the cardioid antenna 2. When two incident waves are received, the output signal x d (t) of the subtracting means 14 is as shown in Expression (31).

Figure 0004712305
Figure 0004712305

式(31)から、出力信号xd(t)の電力が最小となるのは、式(32)と式(33)が同時に満たされる場合であり、この条件はカージオイド2のパターンとオムニアンテナ5に係数kを乗じたパターンの差パターンにおける2つのナル方向と2つの入射波の入射方向θ1,θ2が一致した場合に他ならない。 From Equation (31), the power of the output signal x d (t) is minimized when Equation (32) and Equation (33) are satisfied at the same time. This condition applies to the pattern of the cardioid 2 and the omni antenna. This is the case when the two null directions and the incident directions θ 1 and θ 2 of the two incident waves coincide with each other in the difference pattern of the pattern obtained by multiplying 5 by the coefficient k.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

回転角φと係数kを変化させることにより差パターンにおける2つのナルの間隔θdを変化させて、出力信号xd(t)の電力が最小となるφとθdを検出する。このため、電力計算手段15により減算手段14の出力信号の電力を求め、鋭敏なピークを得るため逆数計算手段6により逆数を求める。この結果、図8に示すような回転角φと間隔θdの2つの変数に対する方位評価関数が求められる。なお、図8は、θ1=20[deg],θ2=60[deg]の場合である。ピーク検出手段10では、方位評価関数の最大となるピークを検出し、方向探知手段11では、ピークが得られる回転角と方位間隔θdから、2波の方位を次式に従って出力する。 By changing the rotation angle φ and the coefficient k, the interval θ d between two nulls in the difference pattern is changed, and φ and θ d at which the power of the output signal x d (t) is minimized are detected. Therefore, the power of the output signal of the subtracting means 14 is obtained by the power calculating means 15, and the reciprocal number is obtained by the reciprocal number calculating means 6 in order to obtain a sharp peak. As a result, an azimuth evaluation function for two variables of the rotation angle φ and the interval θ d as shown in FIG. 8 is obtained. FIG. 8 shows the case where θ 1 = 20 [deg] and θ 2 = 60 [deg]. The peak detector 10 detects a peak having a maximum orientation evaluation function, the direction finding means 11, the rotation angle and azimuth distance theta d peak is obtained, and outputs the azimuth of the two-wave according to the following equation.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

図8のように鋭敏なピークを得る事ができるので、高精度な方向探知が可能である。なお、ここでは逆数計算手段6を用いたが、電力計算手段15の出力を方位評価関数とし、これが最小となるピークを検出するようにしてもよい。   Since a sharp peak can be obtained as shown in FIG. 8, highly accurate direction detection is possible. Although the reciprocal calculation means 6 is used here, the output from the power calculation means 15 may be used as an azimuth evaluation function, and the peak at which this is minimized may be detected.

また、本実施の形態は、2波以下の入射波が受信される場合に適しているので、前述の実施の形態と同様に入射波数推定手段12を備えるように構成して、入射波が1波または2波の場合だけ入射方向推定を行うように構成してもよい。   In addition, since this embodiment is suitable for cases where two or less incident waves are received, the incident wave number estimating means 12 is provided in the same manner as in the above-described embodiment, and the incident wave is 1 The incident direction may be estimated only in the case of a wave or two waves.

なお、本実施の形態に1波の入射波が受信される場合には、方向間隔θdを固定し、回転角φを変化させた方位評価関数において、方向間隔θdと一致した角度差で2つのピークが得られるので、1つのピークしか得られない2波入射している場合と識別することが可能である。 In the case where the incident wave of one wave to the present embodiment is received, to fix the direction spacing theta d, in the orientation evaluation function of changing the rotation angle phi, an angle difference that is consistent with the direction spacing theta d Since two peaks are obtained, it can be distinguished from a case where two waves are incident and only one peak is obtained.

以上説明したように本実施の形態の電波方向探知装置は、カージオイドアンテナとオムニアンテナに係数を乗じたパターンの差パターンに生じるナルを利用して方位評価関数を計算するようにしたので、方位評価関数は電波の入射方向対応した位置で鋭敏なピークを示し、実施の形態1と同様に高精度な電波方向探知ができる効果がある。また、本実施の形態では、2波の入射波が受信される場合にも方向探知が可能であるという効果がある。   As described above, the radio wave direction finder according to the present embodiment calculates the azimuth evaluation function using the null generated in the difference pattern between the cardioid antenna and the omni antenna multiplied by the coefficient. The evaluation function shows a sharp peak at a position corresponding to the incident direction of the radio wave, and there is an effect that the radio wave direction can be detected with high accuracy as in the first embodiment. Further, the present embodiment has an effect that direction detection is possible even when two incident waves are received.

実施の形態4.
実施の形態1および2では、カージオイド特性を有するアンテナを用いる例について示したが、カージオイドアンテナとオムニアンテナの差パターンにおけるナルを利用しているので、例えば、カージオイド特性からずれたアンテナであっても図9や図10に示すように、そのアンテナの振幅利得関数がオムニアンテナのそれと2点で交点を持つアンテナであれば差パターンを形成するためのアンテナとして用いることができる。また、偽像を抑圧するために用いるアンテナもカージオイド特性のうち1つの方向にナルを有している特性を利用しているだけなので、1つのナル方向を持つアンテナであればカージオイド特性に代えて用いることができる。
Embodiment 4 FIG.
In Embodiments 1 and 2, an example using an antenna having a cardioid characteristic has been shown. However, since a null is used in a difference pattern between a cardioid antenna and an omni antenna, for example, an antenna deviating from the cardioid characteristic is used. 9 and FIG. 10, as long as the antenna has an amplitude gain function having two points of intersection with that of the omni antenna, the antenna can be used as an antenna for forming a difference pattern. In addition, since the antenna used to suppress the false image only uses the characteristic having a null in one direction among the cardioid characteristics, an antenna having one null direction has a cardioid characteristic. It can be used instead.

実際には完全なカージオイド特性のアンテナを実現することは難しく、例えば振幅利得関数が式(35)で与えられるような誤差Δを持つアンテナとなる場合が多い。しかしこの場合でも、式(35)はΔによらず、θ=0degと180 degで1となるのでカージオイド特性を持つアンテナと同様に用いることができる。例えば、図9はΔ=0.2とした場合の振幅利得関数特性を示したものであるが、破線で示すオムニアンテナの振幅利得関数と0度方向と180度方向で交点を持つので、差パターンを形成するためのアンテナとして利用できることが分かる。   Actually, it is difficult to realize an antenna having a complete cardioid characteristic. For example, an antenna having an error Δ whose amplitude gain function is given by Expression (35) is often obtained. However, even in this case, equation (35) becomes 1 at θ = 0 deg and 180 deg regardless of Δ, and can be used in the same manner as an antenna having a cardioid characteristic. For example, FIG. 9 shows the amplitude gain function characteristic when Δ = 0.2, but there is an intersection between the amplitude gain function of the omni antenna indicated by the broken line and the 0 degree direction and the 180 degree direction. It can be seen that it can be used as an antenna for forming a pattern.

Figure 0004712305
Figure 0004712305

また、実施の形態3において用いられるカージオイドアンテナは、振幅利得関数として1つの極大値と1つの極小値をもつようなパターンであれば、オムニアンテナに係数を乗じたパターンとの差パターンのナルが2方向存在し、この方向角度差を変化させることができるので、カージオイドアンテナに代えて用いることができる。   Further, if the cardioid antenna used in the third embodiment is a pattern having one maximum value and one minimum value as an amplitude gain function, the null of the difference pattern from the pattern obtained by multiplying the omni antenna by a coefficient. Exists in two directions, and this direction angle difference can be changed, so that it can be used in place of the cardioid antenna.

以上説明したように、カージオイドアンテナの代わりにカージオイド特性からΔだけオフセットした振幅利得関数を持つアンテナや、オムニアンテナの振幅利得関数との交点を2つ持つアンテナを代わりに用いることができるので、実施の形態1や実施の形態2の効果に加え、製造上実現しやすいという効果がある。   As described above, instead of a cardioid antenna, an antenna having an amplitude gain function offset by Δ from the cardioid characteristic or an antenna having two intersections with the amplitude gain function of an omni antenna can be used instead. In addition to the effects of the first embodiment and the second embodiment, there is an effect that it is easy to realize in manufacturing.

また、実施の形態4においては、1つの極大値と1つの極小値を持つアンテナをカージオイドアンテナに代えて用いることができるので、実施の形態3の効果に加え、製造上実現しやすいという効果がある。   In the fourth embodiment, an antenna having one maximum value and one minimum value can be used in place of the cardioid antenna. Therefore, in addition to the effect of the third embodiment, the effect of being easily realized in manufacturing. There is.

実施の形態5.
これまでの説明では、雑音が存在しない場合について説明してきたが、実際には雑音が付加される場合には、例えば図11に示すように、方位評価関数が乱れた状態となり、ピークを検出することが難しくなったり、誤差が増大してしまう問題がある。
Embodiment 5. FIG.
In the above description, the case where there is no noise has been described. However, in the case where noise is actually added, for example, as shown in FIG. There is a problem that it becomes difficult and the error increases.

これに対し、本実施の形態では、方位評価関数を入力し、回転角度φ方向に対して移動平均処理を施す移動平均手段(図示せず)を備える。これは、例えば注目するφの前後のデータの平均値をφに対応した新たな方位評価関数として用いている。図12は、図11の方位評価関数に対して移動平均処理を施した場合の例である。図12から分かるように移動平均処理により方位評価関数は滑らかな曲線となり、検出されるピークの位置誤差も減少させることができる。   On the other hand, in the present embodiment, a moving average means (not shown) is provided that inputs an azimuth evaluation function and applies a moving average process to the rotation angle φ direction. For example, the average value of data before and after φ of interest is used as a new orientation evaluation function corresponding to φ. FIG. 12 shows an example in which a moving average process is performed on the orientation evaluation function of FIG. As can be seen from FIG. 12, the azimuth evaluation function becomes a smooth curve by the moving average process, and the position error of the detected peak can be reduced.

移動平均処理手段に代えて、例えばローパスフィルタを用いることによっても、方位評価関数を平滑化させることができる。   The orientation evaluation function can be smoothed by using, for example, a low-pass filter instead of the moving average processing means.

また、移動平均処理ではなく、複数回方位評価関数を算出し、これを平均して方位評価関数を算出する平均手段によっても雑音の影響を除去した方位評価関数を得ることができる。   Further, the azimuth evaluation function from which the influence of noise is removed can be obtained not by the moving average processing but also by an averaging means for calculating the azimuth evaluation function by calculating the azimuth evaluation function a plurality of times.

以上説明したように、雑音が付加された場合においても、移動平均手段やローパスフィルタ、複数回算出した方位評価関数の平均を求める平均手段などを備えることにより、雑音の影響を除去することができ、高精度な電波方向探知を行うことができる効果がある。   As described above, even when noise is added, the influence of noise can be eliminated by providing a moving average means, a low-pass filter, an averaging means for obtaining the average of the orientation evaluation functions calculated a plurality of times, and the like. There is an effect that a highly accurate radio wave direction detection can be performed.

不法電波監視装置や漁船の衝突防止装置および電波ブイの探知装置などに用いられる電波方向探知装置に適用され、高精度に電波の入射方向を探知する。   It is applied to radio wave direction detection devices used in illegal radio wave monitoring devices, fishing boat collision prevention devices, radio wave buoy detection devices, etc., and detects the incident direction of radio waves with high accuracy.

この発明の電波方向探知装置の実施の形態1を示す構成図である。It is a block diagram which shows Embodiment 1 of the electromagnetic wave direction detection apparatus of this invention. カージオイドアンテナとオムニアンテナの電波入射角に対する振幅利得特性図である。It is an amplitude gain characteristic figure with respect to the electromagnetic wave incident angle of a cardioid antenna and an omni antenna. 実施の形態1における逆数計算手段の出力値を示す特性図である。6 is a characteristic diagram showing an output value of the reciprocal calculation means in the first embodiment. 実施の形態1における乗算手段の出力値を方位評価関数として示した特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating an output value of a multiplication unit according to the first embodiment as a direction evaluation function. 実施の形態2の電波方向探知装置を示す構成図である。3 is a configuration diagram illustrating a radio wave direction detecting device according to a second embodiment. FIG. 実施の形態3の電波方向探知装置を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a radio wave direction detecting device according to a third embodiment. 実施の形態3における乗算手段の出力特性図である。FIG. 10 is an output characteristic diagram of multiplication means in the third embodiment. 実施の形態3における逆数計算手段の出力特性図である。FIG. 11 is an output characteristic diagram of reciprocal calculation means in the third embodiment. 実施の形態4に使用可能なアンテナの特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of an antenna that can be used in the fourth embodiment. 実施の形態4に使用可能な別なアンテナの特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of another antenna that can be used in the fourth embodiment. 雑音が付加された場合の回転角φに対する乗算手段の出力値を方位評価関数として示した特性図である。It is the characteristic figure which showed the output value of the multiplication means with respect to rotation angle (phi) when noise was added as an azimuth | direction evaluation function. 雑音が付加された方位評価関数に対し移動平均処理を施した場合の特性図である。It is a characteristic view at the time of performing a moving average process with respect to the azimuth | direction evaluation function to which noise was added.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、4:カージオイドアンテナ、5:オムニアンテナ、6:逆数計算手段、7、17:乗算手段、8:評価関数計算手段、9:アンテナパターン回転手段、10:ピーク検出手段、11:方向探知手段、12:入射波数推定手段、13:加算手段、14:減算手段、15:電力計算手段、16:係数設定手段。   1, 2, 4: Cardioid antenna, 5: Omni antenna, 6: Reciprocal calculation means, 7, 17: Multiplication means, 8: Evaluation function calculation means, 9: Antenna pattern rotation means, 10: Peak detection means, 11: Direction detecting means, 12: incident wave number estimating means, 13: adding means, 14: subtracting means, 15: power calculating means, 16: coefficient setting means.

Claims (17)

オムニアンテナと、
振幅利得関数がこのオムニアンテナの振幅利得関数と2点で交わる指向性アンテナと、
この指向性アンテナのアンテナパターン特性の方向を所定角度毎に回転させる第1のアンテナパターン回転手段と、
1つのナル方向を持つ虚像抑圧用アンテナと、
この虚像抑圧用アンテナのアンテナパターン特性の方向を所定角度毎に回転させる第2のアンテナパターン回転手段と、
第1のアンテナパターン回転手段により回転される所定角度毎の指向性アンテナの受信信号とオムニアンテナの受信信号の差分値の逆数を求め、第2のアンテナパターン回転手段により回転される所定角度毎の虚像抑圧用アンテナの受信信号と差分値の逆数を乗算処理し、その結果を方位評価関数とする評価関数計算手段と、
この方位評価関数が最大となるピークを検出するピーク検出手段と、
ピーク検出手段の出力から電波の入射方向を求める方向探知手段とを備えたことを特徴とする電波方向探知装置。
Omni antenna,
A directional antenna whose amplitude gain function intersects with the amplitude gain function of this omni antenna at two points;
First antenna pattern rotating means for rotating the direction of the antenna pattern characteristics of the directional antenna by a predetermined angle;
A virtual image suppression antenna having one null direction;
A second antenna pattern rotating means for rotating the direction of the antenna pattern characteristics of the virtual image suppressing antenna by a predetermined angle;
The reciprocal of the difference value between the received signal of the directional antenna and the received signal of the omni antenna for each predetermined angle rotated by the first antenna pattern rotating means is obtained, and the reciprocal value for each predetermined angle rotated by the second antenna pattern rotating means is obtained. An evaluation function calculation means that multiplies the received signal of the virtual image suppression antenna and the reciprocal of the difference value, and uses the result as an azimuth evaluation function;
A peak detecting means for detecting a peak having the maximum azimuth evaluation function;
A radio wave direction detecting device comprising: direction detecting means for obtaining an incident direction of a radio wave from the output of the peak detecting means.
指向性アンテナは、カージオイド特性を有するカージオイドアンテナであり、
虚像抑圧用アンテナはそのナル方向が指向性アンテナより90度遅れたカージオイド特性を有するカージオイドアンテナであり、
評価関数計算手段は、上記指向性アンテナの受信信号と上記オムニアンテナの受信信号からそれらの電力または振幅に関する差分を計算する差分手段と、上記虚像抑圧用アンテナの受信信号の電力を求める電力計算手段と、上記差分手段の出力の逆数を求める逆数計算手段と、上記電力計算手段の出力と上記逆数計算手段の出力の積を求める乗算手段とを具備し、上記2つのアンテナパターン回転手段の回転角度ごとに上記乗算手段の出力を方位評価関数とする構成にされたことを特徴とする請求項1記載の電波方向探知装置。
Directional antenna is a cardioid antenna with cardioid characteristics,
The virtual image suppression antenna is a cardioid antenna having a cardioid characteristic whose null direction is delayed by 90 degrees from the directional antenna.
The evaluation function calculation means includes difference means for calculating a difference related to the power or amplitude from the reception signal of the directional antenna and the reception signal of the omni antenna, and power calculation means for obtaining the power of the reception signal of the virtual image suppression antenna. And a reciprocal number calculating means for obtaining a reciprocal number of the output of the difference means, and a multiplying means for obtaining a product of the output of the power calculating means and the output of the reciprocal number calculating means, and the rotation angle of the two antenna pattern rotating means 2. The radio wave direction detecting apparatus according to claim 1, wherein the output of the multiplication means is used as a direction evaluation function for each.
オムニアンテナと、
振幅利得関数がこのオムニアンテナの振幅利得関数と2点で交わる指向性アンテナとしてのカージオイド特性を有するカージオイドアンテナと、
このカージオイドアンテナのアンテナパターン特性の方向を所定角度毎に回転させる第1のアンテナパターン回転手段と、
1つのナル方向を持ち、そのナル方向が指向性アンテナより90度進んだカージオイド特性を有する虚像抑圧用アンテナとしてのカージオイドアンテナと、
この虚像抑圧用アンテナのアンテナパターン特性の方向を所定角度毎に回転させる第2のアンテナパターン回転手段と、
上記指向性アンテナと上記オムニアンテナの受信信号からそれらの電力または振幅に関する差分値を計算し、他方、上記虚像抑圧用アンテナの受信信号の電力を求め、上記差分値と上記虚像抑圧用アンテナの受信信号の電力を加算し、上記2つのアンテナパターン回転手段の回転角度ごとにこの加算値を求め、方位評価関数とする評価関数計算手段と、
この方位評価関数が最小となる値をピークとして検出するピーク検出手段と、
ピーク検出手段の出力から電波の入射方向を求める方向探知手段とを備えたことを特徴とする電波方向探知装置。
Omni antenna,
A cardioid antenna having a cardioid characteristic as a directional antenna whose amplitude gain function intersects with the amplitude gain function of this omni antenna at two points;
First antenna pattern rotating means for rotating the direction of the antenna pattern characteristics of the cardioid antenna by a predetermined angle;
A cardioid antenna as a virtual image suppression antenna having one null direction and having a cardioid characteristic in which the null direction is advanced 90 degrees from the directional antenna;
A second antenna pattern rotating means for rotating the direction of the antenna pattern characteristics of the virtual image suppressing antenna by a predetermined angle;
The difference value regarding the power or the amplitude is calculated from the reception signals of the directional antenna and the omni antenna, and the power of the reception signal of the virtual image suppression antenna is obtained, and the difference value and the reception of the virtual image suppression antenna are obtained. An evaluation function calculation unit that adds the power of the signal, obtains this addition value for each rotation angle of the two antenna pattern rotation units, and sets it as an azimuth evaluation function;
A peak detection means for detecting a value at which the azimuth evaluation function is minimum as a peak;
A radio wave direction detecting device comprising: direction detecting means for obtaining an incident direction of a radio wave from the output of the peak detecting means .
上記指向性アンテナは、カージオイド特性を有するカージオイドアンテナであり、
上記虚像抑圧用アンテナはそのナル方向が指向性アンテナより90度進んだカージオイド特性を有するカージオイドアンテナであり、
評価関数計算手段は、上記指向性アンテナと上記オムニアンテナの受信信号からそれらの電力または振幅に関する差分を計算する差分手段と、上記虚像抑圧用アンテナの受信信号の電力を求める電力計算手段と、上記差分手段の出力と上記電力計算手段の出力を加算する加算手段と、上記加算手段の出力の逆数を求める逆数計算手段とを具備し、上記2つのアンテナパターン回転手段の回転角度ごとに上記逆数計算手段の出力を方位評価関数とする構成にされたことを特徴とする請求項1記載の電波方向探知装置。
The directional antenna is a cardioid antenna having cardioid characteristics,
The virtual image suppression antenna is a cardioid antenna having a cardioid characteristic whose null direction is advanced 90 degrees from the directional antenna,
The evaluation function calculation means includes a difference means for calculating a difference related to the power or amplitude of signals received from the directional antenna and the omni antenna, a power calculation means for calculating power of the reception signal of the virtual image suppression antenna, and An addition means for adding the output of the difference means and the output of the power calculation means, and an inverse calculation means for obtaining the inverse of the output of the addition means, and the inverse calculation for each rotation angle of the two antenna pattern rotation means. 2. The radio wave direction detecting device according to claim 1, wherein the output of the means is used as a direction evaluation function.
上記各アンテナの受信信号を入力し入射波の波数を推定する入射波数推定手段を備え、上記入射波数推定手段の出力から入射波が1波である場合に電波の入射方向を推定する構成にされたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の電波方向探知装置。   Incident wave number estimating means for inputting the received signal of each antenna and estimating the wave number of the incident wave is configured to estimate the incident direction of the radio wave when the incident wave is one wave from the output of the incident wave number estimating means. The radio wave direction detecting device according to any one of claims 1 to 4, wherein カージオイド特性を有するカージオイドアンテナと、
上記カージオイド特性の方位を回転させるアンテナパターン回転手段と、
オムニアンテナと、
上記アンテナパターン回転手段の回転角度毎に方位評価関数を出力する評価関数計算手段と、
上記方位評価関数の最小値を検出するピーク検出手段と、
上記ピーク検出手段の出力から電波の入射方向を求める方向探知手段とを備え、
上記評価関数計算手段は、係数設定手段と、上記オムニアンテナの受信信号に上記係数設定手段で設定される係数を乗じる乗算器と、上記カージオイドアンテナの受信信号と上記乗算器の出力の差分を計算する減算手段と、上記減算手段の出力信号の電力を求める電力計算手段とを具備し、上記アンテナパターン回転手段の回転角度と上記乗算器で乗じる係数を変化させる毎に上記電力計算手段の出力を方位評価関数とする構成にされたことを特徴とする電波方向探知装置。
A cardioid antenna having cardioid characteristics;
An antenna pattern rotating means for rotating the direction of the cardioid characteristic;
Omni antenna,
Evaluation function calculation means for outputting an azimuth evaluation function for each rotation angle of the antenna pattern rotation means,
Peak detection means for detecting the minimum value of the orientation evaluation function,
Direction detecting means for determining the incident direction of the radio wave from the output of the peak detecting means,
The evaluation function calculation means includes a coefficient setting means, a multiplier that multiplies the reception signal of the omni antenna by a coefficient set by the coefficient setting means, and a difference between the reception signal of the cardioid antenna and the output of the multiplier. A subtracting means for calculating, and a power calculating means for obtaining the power of the output signal of the subtracting means, and the output of the power calculating means each time the rotation angle of the antenna pattern rotating means and the coefficient multiplied by the multiplier are changed. A radio wave direction detecting device, characterized in that the directional evaluation function is used.
カージオイド特性を有するカージオイドアンテナと、
上記カージオイド特性の方位を回転させるアンテナパターン回転手段と、
オムニアンテナと、
上記アンテナパターン回転手段の回転角度毎に方位評価関数を出力する評価関数計算手段と、
上記方位評価関数が最大となるピークを検出するピーク検出手段と、
上記ピーク検出手段の出力から電波の入射方向を求める方向探知手段とを備え、
上記評価関数計算手段は、係数設定手段と、上記オムニアンテナの受信信号に上記係数設定手段で設定される係数を乗じる乗算器と、上記カージオイドアンテナの受信信号と上記乗算器の出力の差分を計算する減算手段と、上記減算手段の出力信号の電力を求める電力計算手段と、上記電力計算手段の出力の逆数を求める逆数計算手段とを具備し、上記アンテナパターン回転手段の回転角度と上記乗算器で乗じる係数を変化させる毎に上記逆数計算手段の出力を方位評価関数とする構成にされたことを特徴とする電波方向探知装置。
A cardioid antenna having cardioid characteristics;
An antenna pattern rotating means for rotating the direction of the cardioid characteristic;
Omni antenna,
Evaluation function calculation means for outputting an azimuth evaluation function for each rotation angle of the antenna pattern rotation means,
Peak detecting means for detecting a peak having the maximum orientation evaluation function;
Direction detecting means for determining the incident direction of the radio wave from the output of the peak detecting means,
The evaluation function calculation means includes a coefficient setting means, a multiplier that multiplies the reception signal of the omni antenna by a coefficient set by the coefficient setting means, and a difference between the reception signal of the cardioid antenna and the output of the multiplier. Subtracting means for calculating, power calculating means for calculating the power of the output signal of the subtracting means, and reciprocal calculating means for calculating the reciprocal of the output of the power calculating means, and the rotation angle of the antenna pattern rotating means and the multiplication It is that electric wave direction sensing device characterized in that it is in the configuration and orientation evaluation function output of the inverse calculation means for each changing the coefficients to be multiplied by the vessel.
上記各アンテナの受信信号を入力し入射波の波数を推定する入射波数推定手段を備え、上記入射波数推定手段の出力から入射波が1波または2波である場合に方位を推定する構成にされたことを特徴とする請求項6または請求項7記載の電波方向探知装置。   Incident wave number estimating means for inputting the received signal of each antenna and estimating the wave number of the incident wave is provided, and the direction is estimated when the incident wave is one wave or two waves from the output of the incident wave number estimating means. The radio wave direction detecting device according to claim 6 or 7, characterized by the above. 入射波数推定手段は、上記ピーク検出手段の出力に現れるピークの数から入射波数が1波か2波かを判定することを特徴とする請求項8記載の電波方向探知装置。 9. The radio wave direction detecting device according to claim 8, wherein the incident wave number estimating means determines whether the incident wave number is 1 wave or 2 waves from the number of peaks appearing in the output of the peak detecting means. 上記カージオイドアンテナに代わり電波の入射方向に応じてゲインが異なり、1つの極大値と1つの極小値をもつパターンのアンテナを備えたことを特徴とする請求項6乃至9の何れかに記載の電波方向探知装置。 10. The antenna according to claim 6, further comprising: an antenna having a pattern having a maximum value and a minimum value, the gain being different in accordance with an incident direction of the radio wave, instead of the cardioid antenna. Radio wave direction detection device. 上記カージオイドアンテナに代わりカージオイド特性からオフセットしたゲイン特性を持つアンテナを備えたことを特徴とする請求項6乃至9の何れかに記載の電波方向探知装置。 10. The radio wave direction detecting device according to claim 6, further comprising an antenna having a gain characteristic offset from the cardioid characteristic instead of the cardioid antenna. アンテナパターン回転手段は、電気的にアンテナパターンを回転することを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の電波方向探知装置。   10. The radio wave direction detecting device according to claim 1, wherein the antenna pattern rotating means electrically rotates the antenna pattern. アンテナパターン回転手段は、カージオイド特性を有しそのナル方向が90度だけ異なる2つのカージオイドアンテナそれぞれの受信信号からオムニアンテナの受信信号を減算する2つの減算手段と、上記2つの減算手段の出力信号に回転させる角度に応じて定められる別々の係数を乗じ, 別個の係数が乗算された上記2つの減算手段の出力信号を別々に出力する荷重手段と、上記荷重手段からの2つの出力を合成する合成手段とを備えたことを特徴とする請求項12記載の電波方向探知装置。 The antenna pattern rotating means includes two subtracting means for subtracting the received signal of the omni antenna from the received signals of two cardioid antennas each having a cardioid characteristic and having a null direction different by 90 degrees, and the two subtracting means Flip multiply separate coefficients determined according to the angle of rotation to the output signal, and a load means you separately output an output signal of the discrete coefficient multiplied the two subtraction means, two from the load means The radio wave direction detecting device according to claim 12, further comprising a synthesizing unit for synthesizing the outputs of the radio wave. 評価関数計算手段は、その出力を入力し、移動平均処理を施す移動平均手段を更に備え、この移動平均手段の出力を方位評価関数とする構成にされたことを特徴とする請求項1乃至13の何れかに記載の電波方向探知装置。   14. The evaluation function calculating means further comprises a moving average means for inputting the output thereof and performing a moving average process, and the output of the moving average means is used as a bearing evaluation function. The radio wave direction detecting device according to any one of the above. 評価関数計算手段は、その出力を入力するローパスフィルタを備え、上記ローパスフィルタの出力を方位評価関数とする構成にされたことを特徴とする請求項1乃至13の何れかに記載の電波方向探知装置。   14. The radio wave direction detecting device according to claim 1, wherein the evaluation function calculating means includes a low pass filter for inputting the output thereof, and the output of the low pass filter is used as a direction evaluation function. apparatus. 評価関数計算手段は、同一角度で複数の方位評価関数を算出し、その複数の方位評価関数を入力して平均処理を行う平均手段を備え、この平均手段の出力を方位評価関数とする構成にされたことを特徴とする請求項1乃至13の何れかに記載の電波方向探知装置。   The evaluation function calculation means includes a plurality of azimuth evaluation functions calculated at the same angle, and includes an averaging means for inputting the plurality of azimuth evaluation functions and performing an averaging process, and the output of the average means is used as the azimuth evaluation function. The radio wave direction detecting device according to claim 1, wherein the radio wave direction detecting device is a radio wave direction detecting device. オムニアンテナは、対称に配置された2つまたは4つのカージオイド特性を有するアンテナとそれらの信号合成手段で構成されたことを特徴とする請求項1乃至16の何れかに記載の電波方向探知装置。   The radio wave direction detecting device according to any one of claims 1 to 16, wherein the omni antenna is configured by two or four antennas having cardioid characteristics arranged symmetrically and their signal combining means. .
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